中國第四大電池企業國軒高科計劃到2030年，將價格低廉但性能較差的磷酸鐵類（LFP）鋰電池的能量密度提升至目前的約2倍，超過目前主流三元鋰電池的水準。使用磷酸鐵鋰電池的純電動汽車（EV）的續航距離將實現倍增，有可能徹底改變電池的競爭格局。

     

大眾出資國軒高科，將在小型電動汽車上配備磷酸鐵鋰電池（6月公佈的大眾概念車，Reuters）

    

      國軒還向上汽通用五菱的「宏光MINI EV」供應磷酸鐵鋰電池等，具有價格優勢。國軒全球總部執行副總裁程騫在接受日本經濟新聞（中文版：日經中文網）採訪時表示，磷酸鐵鋰電池的能量密度將提高到300Wh/kg。

  

  

      國軒現有磷酸鐵鋰電池的能量密度為160Wh/kg左右，提高到300Wh/kg是非常優秀的性能。正極材料使用鎳、錳、鈷的三元鋰電池現在的能量密度為250Wh/kg左右，300Wh/kg比三元鋰電池的性能還要好。

 

  

      如果提高能量密度，就可以延長純電動汽車的續航距離，減少電池搭載量，從而降低成本。關於實現300Wh/kg的方法，程騫介紹説，負極材料和正極材料都將提高。雖然詳情未公佈，但通過分析國軒2021年開發的即將量産的能量密度為230Wh/kg的磷酸鐵鋰電池，就會發現一點線索。

 

      在負極添加矽

 

      線索之一是在負極材料中添加更多矽。與負極一般使用的石墨相比，矽可以提高能量密度，可以産生的鋰離子量約為原來11倍。另一方面，存在首次充放電後能源量減少的問題。國軒在開發230Wh/kg的電池時，通過提前在負極中添加鋰離子解決了這一課題。日本的磷酸鐵鋰電池製造商ELIIYPower的首席技術官（CTO）河上清源指出：「根據與負極組合的情況，有提高性能的餘地」。

 

      還可以在負極採用金屬鋰。金屬鋰負極存在充放電時産生樹突（樹枝狀晶體），引起短路等課題，但可以比矽提高能量密度。還可以考慮在正極材料中添加錳。磷酸鐵鋰電池能量密度低的原因之一是電池電壓低，只有3.2V。添加錳時，可以將電壓提高大約15％，也可以提高能量密度。

 

      特斯拉採用寧德時代生産的磷酸鐵鋰電池

 

      磷酸鐵鋰電池不使用價格高的鎳和鈷，但能量密度低，一直被認為「便宜沒好貨」。但現在其用途開始由超低價純電動汽車擴大到續航距離更長的普通市售電動汽車。美國特斯拉2022年1～3月銷售的汽車中，約一半配備了寧德時代新能源科技（CATL）生産的磷酸鐵鋰電池。

 

      據國軒介紹，特斯拉採用的寧德時代磷酸鐵鋰的能量密度為160Wh/kg左右，在新款磷酸鐵鋰電池中佔有優勢。受益的是德國福斯。大眾截至2021年向國軒出資了約26％，成為最大股東。大眾在國軒的協助下，2025年開始在德國生産磷酸鐵鋰電池。計劃推出2萬歐元、續航距離在400公里以上的純電動汽車。

 

      目前，磷酸鐵鋰電池應用變多的背景是三元鋰電池所需的鎳和鈷的供求緊張。磷酸鐵鋰電池的主要原料鐵和磷的礦藏豐富。高盛集團2022年3月的預測顯示，截至2030年的汽車電池市場中，磷酸鐵鋰電池將佔38％，比2020年高出16個百分點。長期研究磷酸鐵鋰電池的東京大學教授山田淳夫指出：「磷酸鐵鋰電池有可能成為事實標準」。

 

      日本企業在全固態電池領域領先

 

      磷酸鐵鋰電池面臨的課題是鋰價格暴漲。因為比三元鋰電池使用更多的鋰。據挪威調查公司Rystad Energy介紹，2022年1月的三元鋰電池成本比磷酸鐵鋰電池高17％，成本差是目前最小的。以前價格相差3成以上。在「便宜」難以成為優勢的背景下，磷酸鐵鋰電池的開發將轉向能量密度的競爭。

 

      日本國內大型車企對磷酸鐵鋰電池的態度消極。一家大型車企的高管説：「會增加汽車的重量，無法實現消費者想要的行駛性能」。日産汽車和本田專注的是新一代全固態電池，提出了比三元鋰電池更進一步提高能量密度的戰略。各家車企目標的實用化時間是在2020年代後半期，時間已經不多，可以説實現實用化的門檻很高。如果輕視磷酸鐵鋰電池的崛起，在電動汽車的開發競爭中可能會落後。

 

      日本經濟新聞（中文版：日經中文網）清水直茂

  

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